基于资源3号卫星的面向对象地类信息提取方法研究

面向对象分类方法可以充分利用遥感影像的光谱和空间信息,是一种适合于高分辨遥感影像的分类方法。以2012年资源3号卫星高分辨率遥感影像(ZY-3)为数据源,对基于面向对象与最大似然监督分类的地类信息提取方法进行了对比分析。面向对象分析方法中采用改进后的局部方差法确定并选取不同地类类型的最优分割尺度,并采用多尺度层次的方法提取不同地类类型信息。结果表明:根据改进后的局部方差法确定的针叶林、阔叶林、针阔混交林地类类型的最优分割尺度为105;农田地类的最优分割尺度为105,水域、建筑类型的最优分割尺度为65。基于面向对象技术的地类信息提取方法其总体精度达到90.3%,Kappa系数为0.82;最大似然法其总体精度为77.6%,Kappa系数为0.71;基于面向对象方法的总体精度提高了12.7%,Kappa系数提高了11%。表明了基于面向对象分析方法的地类信息提取在国产高分辨率影像上的适用性。同时,论文的研究也为森林资源调查中地类信息的遥感提取进行了有益的尝试。

资源3号卫星影像的植被信息提取

资源3号卫星(ZY-3)是我国2012年发射成功的第一颗自主民用高分辨率立体测绘卫星。在对ZY-3卫星数据精细处理基础上,分析了典型地物的光谱特征和纹理特征,构建了适合植被信息提取的ZY-3决策树模型,将研究区地类分为针叶林、阔叶林、灌木林、竹林、耕地、建设用地、裸露地、水体和其他地类共9种地类,开展植被信息提取和精度检验。结果表明:(1)ZY-3比较适合于森林植被信息的提取,特别是针叶林和阔叶林;(2)ZY-3数据的总体分类效果较好,精度达到了91.96%,Kappa系数0.902 9,说明根据影像的光谱特征和纹理特征,采用决策树算法选择合适的阈值提取植被信息是可行的。

从资源3号卫星影像中提取厦门市不透水面信息

不透水面是城市地区的典型特征,不透水面的增加导致了水质恶化、城市热岛效应等一系列生态环境问题.选用高分辨率资源3号遥感影像,利用面向对象的方法,进行厦门市不透水面信息的提取.为突出不透水面的信息,将影像进行主成分变换、提取归一化植被指数和归一化水体指数,将第一主成分、归一化植被指数和归一化水体指数合成为新的影像;根据最小不透水面的面积原则,确定最优的分割尺度,结合形状、光谱等信息,对合成后的影像进行多尺度分割;再在最优尺度分割结果的基础上进行分类,并将阴影作为分类体系中单独一类,获得不透水面、裸土、水体、植被、阴影的分类结果;利用真实世界地物的形状特征和邻近关系特征,对阴影区域进行判别及合并,获得不透水面,并根据实地观测,对提取结果进行精度评价,不透水面提取的精度达80%.

资源3号卫星与SPOT 6卫星影像特征参数评定与比较

资源3号卫星影像作为我国首颗民用高分测绘卫星,已在国内许多科研政府机关取得应用,推动了国产卫星产业发展。本文对资源3号卫星影像与同一量级分辨率的SPOT 6卫星影像,从影像构像性能的角度进行比较。选取了影像清晰度、信噪比、信息熵、边缘能量4个客观参数评估同地区同季节下资源3号卫星全色波段数据与SPOT 6全色波段数据的光谱特征,并对其进行分析比较。得出资3影像在信息量、信噪比方面与国外卫星不分伯仲,但对于地物边缘细节的分辨能力上仍有一定差距。

直线特征约束的资源3号卫星影像自检校平差

针对控制点获取较困难地区卫星影像定位精度不高的情况,对直线特征作为控制信息提升卫星影像定位精度进行了研究。以"像方直线上任意一点必然位于物方直线和投影中心所构成的平面"作为几何约束条件,通过对直线的参数化表示,建立了基于直线特征的共面模型;在该模型基础上,针对航天传感器的成像特点,分析建立了8标定参数的内方位元素模型和简化的外方位元素模型,最终构建了直线特征约束的卫星影像自检校平差模型。利用资源3号(ZY-3)卫星获取的华盛顿地区数据对构建的平差模型进行实验验证。结果表明,该模型能够解决缺乏地面控制点地区影像定位精度差的问题,可达到与常规自检校平差相同量级的精度。

低空无人机影像与资源3号影像常规融合评价

低空无人机与星载遥感影像融合具有重要价值,可获得兼具极高分辨率和多/高光谱特性的影像。为比较不同融合方法的效果,分别采用Brovey变换、HSV变换、PC Spectral锐化、Color Normalized锐化、PCA融合、乘法变换和小波融合7种影像融合方法进行融合试验,以南昌某地区的资源3号多光谱影像和低空无人机航拍影像作为融合数据,依据定性和定量评价指标对融合结果进行质量评价。实验结果表明,针对资源3号卫星数据与低空无人机数据的融合,综合光谱保真度、空间细节表达以及目视结果三方面比较,Brovey变换和PCA融合融合方法的效果较好。

结合全卷积神经网络与条件随机场的资源3号遥感影像云检测

提出一种结合全卷积神经网络与条件随机场的资源3号卫星遥感影像云检测方法。优化了全卷积神经网络(FCN)模型,对3次上采样后的全卷积神经网络(FCN-8s)进行上采样,采用自适应+动量算法调整参数学习率加速收敛;将全卷积神经网络与条件随机场结合,以全卷积输出影像作为前端一阶势,高斯核函数作为后端二阶势;加入mean-shift区域约束0条件保护影像的局部特征信息,运用平均场算法推断条件随机场模型后验概率。实验结果表明,本研究提出的云检测方法可将影像云区识别准确率提高至97.38%,较FCN-8s算法提高13.42%。

资源三号卫星在地质灾害调查评价中的应用 ——以宝鸡黄土区为例

国产卫星特别是国产高分辨率卫星的发展为地质调查领域的卫星遥感应用研究注入了新的活力,展现了良好的应用效果.利用所获取的宝鸡地区2013年和2014年2 a的资源三号卫星（ZY-3）影像数据,开展地质灾害体调查,同时提取了地形地貌、活动断裂、水系、植被、人工工程等孕灾环境因子信息,并结合宝鸡地区岩（土）体数据、降雨量数据利用信息量模型开展地质灾害易发性、危险性评价.结果表明,此次应用为黄土滑坡区利用国产高分辨率卫星开展地质灾害调查、监测与评价提供了一个良好的示范作用.

资源三号卫星多光谱图像特征分析和质量评价

针对资源三号卫星(ZY-3)多光谱图像数据展开图像辐射特征和质量评价研究,通过与SPOT5 HRG(high resolution geometric)多光谱数据对比分析,利用值域、均值和标准差等影像灰度统计信息分析ZY-3与SPOT5图像质量在不同地理区域的差异;通过计算相关系数分析波段之间的相关性,选取不同区域内的典型地物直方图进行对比,以反映多光谱影像的辐射特征;通过计算均质性、对比度、信息熵和角二阶矩评价ZY-3和SPOT5影像的纹理特征,并从影像地理要素视觉特征方面比较2种卫星图像的质量,作为用户选取和使用ZY-3图像的参考。实验结果表明:ZY-3多光谱图像的质量较好,在波段相关性方面,ZY-3在除植被外的水体和建筑物等要素信息提取能力上优于SPOT5;在纹理特征方面,ZY-3也比SPOT5有更好的显示效果,可用做中、小比例尺国土资源等领域应用的基础图像。

基于资源三号影像的建筑物高度信息提取方法

建筑物高度信息的获取是高分辨率遥感影像信息提取研究中的热点问题之一。该文提出了一套结合面向对象分类方法的建筑物高度反演技术方法。首先,利用建筑物和阴影的形态学指数,通过面向对象分类方法提取建筑物轮廓和阴影信息;然后,采用相交线平均法计算阴影长度;最后,根据阴影长度和建筑物高度的几何关系模型计算建筑物高度。采用西安市的国产资源三号(ZY-3)卫星遥感数据进行提取试验,通过171栋建筑物的实际测量高度对结果进行验证,获得了91.23%的总体精度,显示出该方法在建筑物高度信息提取研究方面具有一定的现实意义。

资源三号卫星传感器校正产品定位精度验证与分析

在已有对资源三号(ZY-3)卫星遥感影像质量初步验证工作的基础上,选择同时具有平地和山地的典型实验区影像,进一步深入研究并验证ZY-3卫星传感器校正产品的定位精度。以在实验区外业测量的高精度GPS点作为控制点及检查点,通过区域网平差算法对传感器校正产品自带的有理多项式系数进行精化,消除系统误差;通过自动生成数字表面模型(DSM)和正射影像(DOM),验证其平面测图和立体定位精度,分析地形、控制点数量与分布对精度的影响。实验结果表明:在地形平坦地区,ZY-3卫星数据的平面定位精度可达1.476 m,高程定位精度可达2.213 m;在地形起伏较大的山区,平面定位精度可达1.506 m,高程定位精度可达2.895 m。该精度能满足1∶5万比例尺DEM及DOM制作要求,并可用于1∶2.5万比例尺地形图的修测。

联合资源三号与机载LiDAR的林分平均树高估测

提出一种将资源三号(ZY-3)立体影像的空间连续测量特性与LiDAR数据的高精度定位测高优势相结合的林分平均树高估测方法。首先从LiDAR离散点云提取地面点并内插生成分辨率为1m的林区DEM,同时根据点云强度提取与DEM同源且分辨率为1m的正射影像,分别作为ZY-3数据定向处理的高程控制基准和平面控制基准。通过ZY-3多类像对组合提取研究区DSM,其中三视DSM较二视DSM高程精度最佳。基于三视DSM,林区DEM,ZY-3多光谱数据提取的植被指数和野外实测树高数据,利用回归分析方法及高程误差修正方法分别建立了四个树高估测模型,实验表明,经高程误差修正后的改进树高估测模型精度最高,模型Adj R^2=0.913,其精度达到93.29%,是最佳树高估测模型。

基于ERDAS2015的资源三号卫星影像正射校正方法研究

以ERDAS2015软件为基础,以资源3号卫星影像为例,系统阐述了正射影像的制作方法及实际生产中的一些体会,为今后相似项目的生产提供了一定的参考。

资源三号测绘卫星DSM与ASTER GDEM精度对比分析——以高海拔山区为例

为了评价国产资源三号测绘卫星DSM数据质量,选取地貌类型丰富的云南省高海拔山区为试验样区,以1∶10 000实测地形图DEM为假定真值,以30m分辨率ASTER GDEM为评价参照,从高程精度和地形描述精度两方面着手,对国产资源三号测绘卫星DSM数据精确性进行分析。结果表明:国产资源三号测绘卫星DSM数据精度整体高于ASTER GDEM。

不同地貌下国产资源三号测绘卫星DSM数据质量评价——以云南省高海拔山区为例

为了评价不同地貌下国产资源三号测绘卫星DSM数据精度,以云南省高海拔山区为研究案例,并以1：10 000实测地形图DEM为假定真值,以90 m分辨率SRTM DEM为评价参考,从高程精度和地形描述精度两个指标对15 m分辨率的ZY-3 DSM进行精度评价。结果表明：在不同地貌下ZY-3 DSM的高程精度和地形描述精度都优于SRTM DEM。从高程中误差分析来看,台地地貌精度最高,ZY-3 DSM高程中误差仅为SRTM DEM的1/6,平原地貌精度最低,该比值为1/2;就地形描述评价而言,四种地貌下ZY-3 DSM的Et均方根误差实际值与理论值均非常接近,实际值与理论值的比在0.975 2-1.594 3之间,而SRTM DEM在5.310 1-8.749 4之间。由此看来,不同地貌下ZY-3 DSM数据精度整体高于SRTM DEM。

资源三号卫星湿地多光谱与全色影像融合质量评价

从沿海湿地分类效果和定量指标两方面对资源三号(ZY-3)卫星多光谱(MS)图像与全色(PAN)图像融合的质量进行了评价。采用通用明度-色度饱和度(GIHS)变换、à trous小波变换(AWT)、非下采样Contourlet变换(NSCT)和NSCT-GIHS变换结合(用NSCT-GIHS表示)4种融合方法得到了ZY-3 MS-PAN融合图像,并构建了光谱信息指数和空间信息指数定量评价融合效果。定量分析结果表明,采用NSCT-GIHS方法得到的融合图像质量在光谱和空间特征保真度均为最优。基于ZY-3 MS-PAN融合图像,提出了面向对象的湿地分类方法。分类结果表明,NSCT_GIHS融合图像的总体分类精度为最高值96%,Kappa系数为0.9425。可见湿地分类结果与定量评价相一致。

国产资源三号测绘卫星DSM数据质量评价——以高海拔山区为例

为了评价国产资源三号测绘卫星DSM数据精度,在顾及地貌类型的情况下,以涵盖平原、台地、丘陵等地貌的高海拔山区为研究案例,并以1∶1万实测地形图DEM为假定真值,以90m分辨率SRTM DEM为评价参照,从高程精度和地形描述精度两个方面,对15m分辨率ZY-3DSM进行精度评价分析。研究结果表明:ZY-3DSM高程精度优于SRTM DEM,前者高程中误差仅为后者的1/6;就地形描述精度来讲,ZY-3DSM与SRTM DEM相比,其地形描述精度更接近理论值,前者RMS Et实际值仅为理论值0.99倍,而后者的实际值却是理论值5.13倍。由此看来,ZY-3DSM数据精度整体上高于SRTM DEM。

资源卫星三号DEM数据在活动构造定量研究中的应用评价

为评价资源三号测绘卫星(ZY-3)DEM数据在地质领域的应用效果,结合ZY-3卫星的在轨测试工作,选择内蒙古大青山山前断裂为实验区,从数据精度和可用性2个方面对ZY-3 DEM数据在活动构造定量研究中的应用进行评估。参考1∶5万比例尺DEM和实验区野外实测高精度GPS数据,对比ASTER传感器立体像对生产的30 m分辨率GDEM数据,采用检查点法和剖面法对ZY-3立体像对生产的5 m分辨率DEM数据进行了精度评价。实验结果表明:ZY-3 DEM的高程精度略优于ASTER GDEM;ZY-3 DEM受地表形态因素影响更为显著。通过对大青山山前断裂呼和浩特段的地貌特征进行遥感数据统计分析与微地貌研究发现,该区域以中、低陡坡为主(约占该段山体的92%),发育有4级夷平面和1级山前沉积台地,越靠近东部断裂末段,断裂的活动性越弱;断裂呈线性展布,其活动性以张性为主,兼具左行水平滑移。研究结果表明,ZY-3提供的高分辨率光学影像、多光谱影像和DEM可有效地应用于活动构造的定量研究。

基于ZY3遥感图像的反立体校正方法研究

北半球资源卫星图像普遍存在的反立体现象,造成理解、判读遥感图像的视觉混淆。文中以胶东半岛栖霞市丘陵区为例,基于地形阴影模型,分别采用HSV、Gram-Schimdt变换及SRM乘法对ZY3遥感图像的反立体现象进行校正。实验结果表明:三种方法均能实现图像正立体化;SRM乘法校正后图像光谱保持能力好,适宜定量遥感分析;HSV融合图像光谱失真明显,但信息丰富、清晰度好且地形正立体感强,适合地貌学研究;GS融合图像正立体感明显,但光谱失真较明显,信息量与清晰度不如HSV融合法,适合通用制图应用。

ZY-3影像在我国海岸带区域的定位精度评价

以我国海岸带为研究对象,从北往南依次选取了覆盖山东青岛、江苏盐城和浙江温州海岸带的6景资源三号(ZY-3)传感器校正产品,利用实测像控点开展了影像自主定位精度评价,并将其结果与覆盖相同区域的SPOT5影像进行了比较。在此基础上,利用实测地面控制点和国家1∶5万比例尺DEM产品对覆盖青岛和温州的全色影像进行了正射校正实验,分析控制点数量与分布对校正精度的影响。研究发现:在无控制点情况下,ZY-3全色影像的平面校正精度平均为19.6 m,多光谱影像的平面校正精度为23.0 m,均优于SPOT5卫星影像的校正精度;用1个角点作为控制点,可达到优于2个像元的校正精度,用4个角点作为控制点,校正精度在1个像元左右;以向陆一侧的2个角点作为控制点,可达到优于3 m的校正精度,但采用3个控制点时,校正精度较低,特别是向海一侧影像的校正精度更低。上述研究结果表明,ZY-3影像在少量控制点下即可达到较高的校正精度,能够满足海岸带遥感调查工作的精度要求。